Учёные из бернского университета разработали измерительную систему, распознающую наличие ключевого свойства молекул любого живого организма с расстояния в несколько километров. Теоретически эту технологию можно развить до поиска жизни на других планетах.
В науке существует понятие хиральности – отсутствия симметрии относительно левой и правой стороны. Перчатка от левой руки не подойдёт для правой, и наоборот. Подобное свойство можно найти и у сложных молекул.
Большинство молекул в клетках живых организмах, в т.ч. ДНК, имеют хиральность. Связанные с жизнью молекулы почти всегда бывают только «левосторонними» или «правосторонними» – как говорят исследователи, они гомохиральны. Причины этого до сих пор неясны, но гомохиральность – один из характерных признаков жизни, или, как говорят, — биосигнатура.
В рамках проекта MERMOZ [мониторинг планетарных поверхностей с современными поляриметрическими оценками] исследователи смогли распознать эту биосигнатуру с расстояния в 2 км, двигаясь на вертолёте со скоростью 70 км/ч. По словам Йонаса Куна, управляющего проектом и одного из авторов исследования, значительным шагом вперёд в технологии распознавания подобных признаком стало то, что платформа с приборами находилась в движении и вибрировала. И тем не менее, учёным удалось распознать биосигнатуры всего за несколько секунд.
Люкас Пэтти, один из авторов исследования, пояснил, что свет, отражённый биологической материей, приобретает круговую поляризацию, связанную с гомохиральностью живой материи. Неживая материя подобной поляризации не даёт.
Однако измерить такую поляризацию довольно сложно – сигнал получается слабым, ведь поляризованным оказывается не более одного процента отражённого света. Специально для этого команда разработала спектрополяриметр, состоящий из камеры с особыми линзами, и матрицей, способной отделить свет с круговой поляризацией.
Пэтти говорит, что всего четыре года назад с его помощью удавалось распознать сигнал с небольшого расстояния порядка 20 см, при этом камера должна была находиться в покое несколько минут. Но после серьёзной доработки устройства исследователи смогли обнаружить биосигнатуры с летящего вертолёта.
В текущем виде инструмент, названный учёными FlyPol, способен всего за несколько секунд отличить траву, лес или даже водоросли в водоёме от городских построек – поскольку свет, отражённый от живых организмов, имеет поляризацию, которой нет у света, отражённого, например, от дорог.
Следующим шагом исследователи называют возможность распознавать жизнь с орбиты, с Международной космической станции. Они хотят оценить возможность обнаруживать биосигнатуры в масштабе целой планеты. Это будет решающий опыт для поисков жизни в пределах нашей Солнечной системы и за её границами.
Пэтти считает, что такой прибор можно будет использовать не только для поиска жизни на других планетах, но и для оценки состояния нашей Земли. К примеру, можно будет автоматически распознавать исчезновение лесов или распространение заболевания растений. Возможно, получится даже отслеживать распространение токсичных водорослей или обеднение коралловых рифов.
В науке существует понятие хиральности – отсутствия симметрии относительно левой и правой стороны. Перчатка от левой руки не подойдёт для правой, и наоборот. Подобное свойство можно найти и у сложных молекул.
Большинство молекул в клетках живых организмах, в т.ч. ДНК, имеют хиральность. Связанные с жизнью молекулы почти всегда бывают только «левосторонними» или «правосторонними» – как говорят исследователи, они гомохиральны. Причины этого до сих пор неясны, но гомохиральность – один из характерных признаков жизни, или, как говорят, — биосигнатура.
В рамках проекта MERMOZ [мониторинг планетарных поверхностей с современными поляриметрическими оценками] исследователи смогли распознать эту биосигнатуру с расстояния в 2 км, двигаясь на вертолёте со скоростью 70 км/ч. По словам Йонаса Куна, управляющего проектом и одного из авторов исследования, значительным шагом вперёд в технологии распознавания подобных признаком стало то, что платформа с приборами находилась в движении и вибрировала. И тем не менее, учёным удалось распознать биосигнатуры всего за несколько секунд.
Люкас Пэтти, один из авторов исследования, пояснил, что свет, отражённый биологической материей, приобретает круговую поляризацию, связанную с гомохиральностью живой материи. Неживая материя подобной поляризации не даёт.
Однако измерить такую поляризацию довольно сложно – сигнал получается слабым, ведь поляризованным оказывается не более одного процента отражённого света. Специально для этого команда разработала спектрополяриметр, состоящий из камеры с особыми линзами, и матрицей, способной отделить свет с круговой поляризацией.
Пэтти говорит, что всего четыре года назад с его помощью удавалось распознать сигнал с небольшого расстояния порядка 20 см, при этом камера должна была находиться в покое несколько минут. Но после серьёзной доработки устройства исследователи смогли обнаружить биосигнатуры с летящего вертолёта.
В текущем виде инструмент, названный учёными FlyPol, способен всего за несколько секунд отличить траву, лес или даже водоросли в водоёме от городских построек – поскольку свет, отражённый от живых организмов, имеет поляризацию, которой нет у света, отражённого, например, от дорог.
Следующим шагом исследователи называют возможность распознавать жизнь с орбиты, с Международной космической станции. Они хотят оценить возможность обнаруживать биосигнатуры в масштабе целой планеты. Это будет решающий опыт для поисков жизни в пределах нашей Солнечной системы и за её границами.
Пэтти считает, что такой прибор можно будет использовать не только для поиска жизни на других планетах, но и для оценки состояния нашей Земли. К примеру, можно будет автоматически распознавать исчезновение лесов или распространение заболевания растений. Возможно, получится даже отслеживать распространение токсичных водорослей или обеднение коралловых рифов.
